Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Нижний Новгород, Нижегородская область, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Методом пассивной акустической термометрии измеряли глубинную (акустояркостную) температуру в предплечье испытуемых при нанесении разогревающих мазей на кожу. В первые 5-10 мин зарегистрировано уменьшение акустояркостной температуры на 3-6 K. После этого значения акустояркостной температуры возвращались на уровень, который был до нанесения мази. Далее значения акустояркостной температуры при применении одних мазей повышалась, а при других оставалась прежней и даже понижалась. Уменьшение глубинной температуры мы связываем с тем, что при измерениях использовался гель комнатной температуры. С одной стороны, нанесение на кожу «холодного» геля должно снижать поверхностный кровоток. Однако, использование разогревающих мазей временно блокировало этот процесс. В результате во внутренние ткани предплечья поступала «холодная» кровь из приповерхностных капилляров, что приводило к охлаждению тканей. Эффект был учтен в рамках уравнения теплопроводности с кровотоком путем изменения используемого в уравнении параметра, а именно температуры притекающей крови. Рассчитанная с использованием уравнения теплопроводности временная зависимость акустояркостной температуры согласуется с экспериментальными данными.
тепловое акустическое излучение, уравнение теплопроводности с кровотоком, акустояркостная температура
1. Winter L., Oberacker E., Paul K., Ji Y., Oezerdem C., Ghadjar P., Thieme A., Budach V., Wust P., Niendorf T. Magnetic resonance thermometry: Methodology, pitfalls and practical solutions. Int. J. Hyperthermia, 2016, vol. 32, no. 1, pp. 63-75.
2. Pouch A.M., Cary T.W., Schultz S.M., Sehgal C.M., In Vivo Noninvasive Temperature Measurement by B-Mode Ultrasound Imaging. J. Ultrasound Med., 2010, vol. 29, pp. 1595-1606.
3. Hand J.W., Van Leeuwen G.M.J., Mizushina S., Van de Kamer J.B., Maruyama K., Sugiura T., Azzopardi D.V., Edwards A. D., Monitoring of deep brain temperature in infants using multi-frequency microwave radiometry and thermal modelling. Phys. Med. Biol., 2001, vol. 46, pp. 1885-1903.
4. Буров В.А., Дариалашвили П.И., Евтухов С.Н., Румянцева О.Д. Экспериментальное моделирование процессов активно-пассивной термоакустической томографии. Акуст. журн., 2004, т. 50, № 3, с. 298-310. [Burov V.A., Darialashvili P.I., Evtukhov S.N., Rumyantseva O.D. Experimental modeling of the processes of active-passive thermoacoustic tomography. Acoustical Physics, 2004, vol. 50, no. 3, pp. 243-254. DOI:https://doi.org/10.1134/1.1739492. (In Russ.)]
5. Миргородский В.И., Герасимов В.В., Пешин С.В. Экспериментальные исследования особенностей пассивной корреляционной томографии источников некогерентного акустического излучения мегагерцового диапазона. Акуст. журн., 2006, т. 52, № 5, с. 606-612. [Mirgorodsky V.I., Gerasimov V.V., Peshin S.V. Experimental studies of passive correlation tomography of incoherent acoustic sources in the megahertz frequency band. Acoustical Physics, 2006, vol. 52, no. 5, pp. 606-612. DOI:https://doi.org/10.1134/S1063771006050150. (In Russ.)]
6. Krotov E.V., Zhadobov M.V., Reyman A.M., Volkov G.P., Zharov V.P. Detection of thermal acoustic radiation from laser-heated deep tissue. Appl. Phys. Lett., 2002, vol. 81, pp. 3918-3920.
7. Passechnik V.I., Anosov A.A., Bograchev K.M. Fundamentals and prospects of passive thermoacoustic tomography. Critical Reviews™ in Biomedical Engineering, 2000, vol. 28, no. 3-4, pp. 603-640.
8. Аносов А.А., Пасечник В.И., Исрефилов М.Г. Восстановление двумерного распределения внутренней температуры модельного объекта методом пассивной термоакустической томографии. Акуст. журн., 1999, т. 45, № 1, c. 20-24. [Anosov A.A., Passechnik V.I., Isrefilov M.G. Reconstruction of a two-dimensional distribution of the internal temperature of a modal object by passive thermoacoustic tomography. Acoust. Phys., 1999, vol. 45, pp. 14-18 (In Russ.)].
9. Anosov A.A., Kazansky A.S., Subochev P.V., Mansfel'd A.D., Klinshov V.V. Passive estimation of internal temperatures making use of broadband ultrasound radiated by the body. The Journal of the Acoustical Society of America, 2015, vol. 137, no. 4, pp. 1667-1674.
10. Anosov A.A., Subochev P.V., Mansfeld A.D., Sharakshane A.A. Physical and computer-based modeling in internal temperature reconstruction by the method of passive acoustic thermometry. Ultrasonics, 2018, vol. 82, pp. 336-344.
11. Barcroft H., Edholm O.G. The effect of temperature on blood flow and deep temperature in the human forearm. The Journal of physiology, 1943, vol. 102, no. 1, pp. 5-20.
12. Захарченко И.И., Пасечник В.И. Кинетика тепловых процессов в мышце человека. Биофизика, 1991, т. 36, № 4, c. 655-659. [Zakharchenko I.I., Pasechnik V.I. Kinetics of heat processes in human muscle. Biofizika, 1991, vol. 36, no. 4, pp. 655-659. PMID: 1793751. (In Russ.)]
13. Герасимов В.В., Гуляев Ю.В., Миргородский В.И., Пешин С.В., Сабликов В.А. Диагностика систем терморегуляции человека с помощью акустотермометра (на примере исследования икроножной мышцы). Радиотехника и электроника, 1993, т. 10, pp. 1904-1911. [Gerasimov V.V., Gulyaev Yu.V., Mirgorodsky V.I., Peshin S.V., Sablikov V.A. Diagnostics of human thermoregulation systems using an acousto-thermometer (using the example of a study of the gastrocnemius muscle). Radiotekhnika i Elektronika, 1993, vol. 38, no. 10, pp. 1904-1911. (In Russ.)]
14. Аносов А.А., Беляев Р.В., Вилков В.А., Казанский А.С., Курятникова Н.А., Мансфельд А.Д. Акустотермометрические данные о кровотоке и теплопродукции в предплечье при физической нагрузке. Акуст. журн., 2013, т. 59. № 4, pp. 539-544. [Anosov A.A., Belyaev R.V., Vilkov V.A., Kazansky A.S., Kuryatnikova N.A., Mansfeld A.D. Acoustic thermometric data on blood flow and thermal output in forearm under physical pressure. Acoustical Physics, 2013, vol. 59, no. 4, pp. 482-487. DOI:https://doi.org/10.1134/S1063771013040027. [In Russ.])
15. Pennes H.H. Analysis of tissue and arterial blood temperatures in the resting human forearm. Journal of applied physiology, 1948, vol. 1, no. 2.
16. Аносов А.А., Беляев Р.В., Вилков В.А., Дворникова М.В., Дворникова В.В., Казанский А.С., Курятни-кова Н.А., Мансфельд А.Д. Акустотермометрическое восстановление профиля глубинной температуры с использованием уравнения теплопроводности. Акуст. журн., 2012, т. 58, № 5, c. 592-597. [Anosov A.A., Belyaev R.V., Vilkov V.A., Dvornikova M.V., Dvornikova V.V., Kazanskii A.S., Mansfel’d A.D. Acousto-thermometric recovery of the deep temperature profile using heat conduction equations. Acoustical Physics, 2012, vol. 58, no. 5, pp. 542-548. DOI:https://doi.org/10.1134/S1063771012030037. (In Russ.)]
17. Lakhssassi A., Kengne E., Semmaoui H. Modifed Pennes' equation modelling bio-heat transfer in living tissues: analytical and numerical analysis. Natural Science, 2010, vol. 2, no. 12, p. 1375.
18. Дигурова И.И. Влияние гипертермии и иммобилизации на деформируемость эритроцитов у крыс. Актуальные вопросы биологической физики и химии, 2017, т. 2, с. 47-50. [Digurova I.I. An influence hyperthermia and immobilization on erythrocyte deformability at rats. Russian Journal of Biological Physics and Chemistry, 2017, vol. 2, pp. 47-50 (In Russ.)]
19. Аносов А.А., Пасечник В.И., Бограчев К.М. Пассивная термоакустическая томография кисти руки человека. Акуст. журн., 1998, т. 44, № 6, c. 725-730. [Anosov A.A., Bograchev K.M., Pasechnik V.I. Passive thermoacoustic tomography of a human hand. Acoustical Physics, 1998, vol. 44, pp. 629-634. (In Russ.)]
20. Аносов А.А., Беляев Р.В., Вилков В.А., Казанский А.С., Мансфельд А.Д., Шаракшанэ А.С. Определение динамики изменения температуры в модельном объекте методом акустотермографии. Акуст. журн., 2008, т. 54, № 4, с. 540-545. [Anosov A.A., Belyaev R.V., Vilkov V.A., Kazanskiĭ A.S., Mansfel’d A.D., Sharakshane A.S. Determination of the dynamics of temperature variation in a model object by acoustic thermography. Acoustical Physics, 2008, vol. 54, no. 4, pp. 464-468. DOI:https://doi.org/10.1134/S1063771008040040 (In Russ.)]
21. Passechnik V.I. Verification of the Physical basis of acoustothermography. Ultrasonics, 1994, vol. 32, pp. 293-299.
22. Duck F. Physical properties of tissue. London: Academic Press, 1990, 95 p.
